專利名稱：不完全燃燒過程的點火方法
技術領域：
本發明涉及利用燃燒器為不完全燃燒或氣化過程點火的方法，其中粉狀含碳燃料加入反應器或氣化器，而含氧氣體則與前述燃料分開加入反應器或氣化器，兩者在反應器或氣化器內燃燒器出口附近混合。這種氣化過程特別適用于制備合成氣。
合成氣主要由一氧化碳和氫組成。它是利用粉狀燃料和不足化學計量的燃燒介質如純氧或者含氧氣體(如空氣)的不完全燃料來生產的。隨燃料介質的成份不同，合成氣也可能含有其它有用的或者被視為污染物的物質。
在氣化過程中，燃料一般以細粉狀被氣體載體通過燃燒器送入反應器區，而燃燒介質則加入燃燒器內的燃料流或單獨送至上述反應區。此時，必須特別注意使反應物充分混合。如果反應物相互不能緊密接觸，則氧和燃料流在反應器內部將至少有一部分有不相混合的獨立流道。由于反應區內充滿的主要是高溫一氧化碳和氫，因而氧會與這些氣體迅速反應而不是和燃料發生反應。這樣形成的溫度極高的燃燒產物二氧化碳和蒸汽也將沿單獨路徑流動而與溫度較低的燃料流極少接觸。氧的這種行為會導致反應器內產生局部熱點，因而有可能破壞反應器的耐火襯里并增加了燃燒器的外加熱通量。
向燃燒器內的燃料流中加入氧可使燃料與氧做到充分混合。但此法有缺點，尤其是在高壓氣化過程中對燃燒器的設計和運行要求很高。其原因是必須使氧和燃料混合時刻至氧和燃料的混合物進入反應器時刻間的時間短于混合物的燃燒誘導時間以防止在燃燒器內發生提前燃燒。
此外，燃燒器內混合物的流速應大于火焰傳播速度以避免火焰反閃。但隨著氣化壓力增加，燃燒誘導時間會變短，火焰傳播速度會加快。因此，如果燃燒器在低燃料負荷下運行，燃燒誘導時間或反閃就會形成使燃燒器不利的操作條件，導致燃燒器過熱甚致損壞。
如果燃料和氧氣在反應器內部空間內燃燒器外部混合，在燃燒器內提前燃燒或火焰反閃的問題就不會發生。
為了開始氣化過程，使用一單獨的點火燃燒器來點燃氣化過程。通常應用的是燃油或燃氣燃燒器。
但是，這類單獨的點火燃燒器的操作十分復雜。因而本發明的目的就是提供一種氣化過程的點火方法而又無需使用單獨的點火燃燒器。
本發明的另一目的是提供一種比使用常規單獨點火燃燒器所能獲得的氣化過程更簡便，更快速，操作更安全的氣化過程。
因而本發明提供一種使用燃燒器來點燃不完全燃燒過程的方法，其中粉狀含碳燃料加入反應器或氣化器，而含氧氣體則與前述燃料分開加入反應器或氣化器并與前述燃料在反應器或氣化器內燃燒器出口附近混合。此方法包括在不完全燃燒過程開始之前某一段預定時間內在適當工藝條件下向反應器內加入低級的或浸漬顆粒狀含碳燃料。此燃料與前述含氧氣體接觸后就與氧發生自發反應，隨后即可向燃燒器中加入反應性較弱的燃料。
本發明有利地利用了低級顆粒狀含碳燃料在氧氣中的自發燃燒，尤其是粉狀低級煤與氧的混合物的高反應性。適宜的燃料是木材和干泥煤。
此外，低級顆粒煤如干燥褐煤，含水量較低的褐煤或普通褐煤與氧接觸時，都會與之發生自發反應。
浸漬顆粒狀含碳燃料的一個例子是用膠態鐵溶液，亞磷酸肼溶液等處理過的煤粉。
向反應器或氣化器內通入能自發點火的反應物使氣化過程點火后，即可向燃燒器內通入反應性較弱的燃料，如硬煤，焦炭，木炭等。
現參照以下實施例詳述本發明。
實施例1將90%的粒子尺寸小于100μm的含水量為18%的干燥褐煤粉按0.12kg/s的量加入反應器。加料時間持續1秒至10分，流速為15m/s、溫度為90℃。
反應器內壓力大約10巴，加入其中的含氧氣體的含氧量高于90%。含氧氣體加入流量為0.06kg/s、溫度為200℃，流速為110m/s。
實施例2將一定量的自燃低級煤。如含水量低于20%的褐煤加入反應器。加料時間持續一秒至10分，速度為12m/s，溫度為90℃。
反應器內壓力約25巴，加入其中的含氧氣體的含氧量高于90%，溫度為160℃，流速為80m/s。煤和氧加入的量與實施例1相同。
實施例3將90%的粒子尺寸小于80μm的自燃低級煤如普通褐煤粉按0.12kg/s的量加入反應器。加料時間持續1秒至10分，溫度為90℃，速度為12m/s。
反應器內壓力約10巴，含氧氣體的含氧量高于90%。含氧氣體加入流量為0.06kg/s，溫度為150℃，流速為80m/s。
下表給出了適宜的工藝條件的有利范圍及有關參數
表A氧低級含碳燃料含水量-1.5～20%溫度150～250℃90℃流速80～150m/s10～15m/s壓力10～25巴10～25巴粒子尺寸-90%＜90μm粒子尺寸-80%＜100μm持續時間1秒～3分1秒～3分熟悉本領域者很容易對本發明作出多種改進。這類改進將會包括在所附權利要求的范圍之內。
權利要求
1.利用燃燒器為不完全燃燒過程點火的方法，其中粉狀含碳燃料加入一反應器或氣化器，而含氧氣體則與前述燃料分開加入該反應器或氣化器，兩者在反應器或氣化器內燃燒器的出口附近混合，此方法包括在不完全燃燒過程開始之前的某一預定時間內在適當工藝條件下向反應器內加入低級的或浸漬顆粒含碳燃料，此燃料與前述含氧氣體接觸后就與氧發生自發反應，隨后即可向燃燒器內加入反應性較低的燃料。
2.權利要求1中要求的方法，其中所述低級燃料加入反應器或氣化器持續的時間為1秒至10分。
3.權利要求1或2任一項中要求的方法，其中所述低級燃料是褐煤。
4.權利要求3中要求的方法，其中所述褐煤是干褐煤。
5.權利要求4中要求的方法，其中干褐煤粉中至少應有80%的粒子尺寸小于100μm。
6.權利要求1或2任一項要求的方法，其中所述低級煤是褐煤，其中至少有90%的粒子尺寸小于80μm。
7.權利要求1或2任一項要求的方法，其中所述低級燃料是含水量小于20%的褐煤。
全文摘要
利用燃燒器為不完全燃燒過程點火的方法，其中粉狀含碳燃料加入反應器或氣化器，而含氧氣體則與前述燃料分開加入反應器或氣化器，兩者在反應器或氣化器內燃燒器的出口附近相混合。在不完全燃燒過程開始之前某一段預定時間內將低級顆粒狀含碳燃料加入反應器，所述低級燃料與前述含氧氣體接觸后就與氧發生自發反應，隨后即可向燃燒器中加入反應性較弱的燃料。
文檔編號C10J3/46GK1035882SQ88101300
公開日1989年9月27日 申請日期1988年3月14日 優先權日1987年3月16日
發明者馬丁·約翰尼斯·馮·德·伯特 申請人:國際殼牌研究有限公司